확률과 통계통계적 추정수능 기출발전 문제 (3점 후반~4점 초반)

표본평균 불량 확률

문제

어느 공장에서 생산하는 과자 1\mathrm{1}개의 무게는 평균이 150g150 {\mathrm{g}}, 표준편차가 9g9 {\mathrm{g}}인 정규분포를 따른다고 한다. 이 공장에서 생산하는 과자 중에서 임의로 nn개를 택해 하나의 세트 상품을 만들 때, 세트 상품 1\mathrm{1}개에 속한 nn개의 과자의 무게의 평균이 145g145 {\mathrm{g}} 이하인 경우 그 세트 상품은 불량품으로 처리한다. 이 공장에서 생산하는 세트 상품 중에서 임의로 택한 세트 상품 1\mathrm{1}개가 불량품일 확률이 0.07\mathrm{0.07} 이하가 되도록 하는 자연수 nn의 최솟값을 구하시오. (단, ZZ가 표준정규분포를 따르는 확률변수일 때, P(0Z1.5)=0.43\mathrm{P} \mathit{\left( 0 \leq Z \leq 1.5 \right)} = 0.43으로 계산한다.) [4점]

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해설

모집단이 정규분포 N(150,92)\mathrm{N} \mathit{\left( 150 , 9 ^{2} \right)}을 따르고 표본의 크기가 nn이므로 표본평균 X\displaystyle {\overline{X}}는 정규분포 N(150,92n)\displaystyle \mathrm{N} \mathit{\left( 150 , \frac{9 ^{2}}{n} \right)}를 따른다. X145\displaystyle {\overline{X}} \leq 145인 경우 불량품으로 처리하므로 불량품일 확률이 0.070.07 이하가 되려면 P(X145)\displaystyle \mathrm{P} \mathit{\left( \overline{X} \leq 145 \right)}=P(Z1451509n)\displaystyle = \mathrm{P} \mathit{\left( Z \leq \frac{145 - 150}{\frac{9}{\sqrt{n}}} \right)} =P(Z59n)\displaystyle = \mathrm{P} \mathit{\left( Z \leq - \frac{5}{9} \sqrt{n} \right)}0.07\leq 0.07 이때 P(0Z1.5)=0.43\mathrm{P} \mathit{\left( 0 \leq Z \leq 1.5 \right)} = 0.43이므로 59n1.5\displaystyle - \frac{5}{9} \sqrt{n} \leq - 1.5, n2710\displaystyle \sqrt{n} \geq \frac{27}{10} \thereforen7.29n \geq 7.29 따라서 구하는 자연수 nn의 최솟값은 88이다.

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